《黑色金属材料》PPT课件.ppt

第二章 金属材料l黑色金属材料l有色金属材料l新型金属材料合金基本结构与性能l混合物合金（混合物合金（mixturealloy）细微晶粒相互间混合细微晶粒相互间混合具有低共熔点具有低共熔点l固溶体合金（固溶体合金（solidsolutionalloy）l金属间化合物合金（金属间化合物合金（intermetalliccompoundalloy）2铁系合金的组织结构l铁的同素异晶体-Fe：体心立方-Fe：面心立方-Fe：体心立方34 l奥氏体（Austenite，符号A表示）碳溶解在-Fe中的间隙固溶体仍保持 -Fe的面心立方晶格，晶界比较直，呈规则多边形727时溶碳为c ，1148时可溶碳具有较高塑性5 l马氏体（Martensite，符号M表示）碳在-Fe中的过饱和固溶体马氏体的晶体结构为体心四方结构（BCT），中高碳钢中加速冷却通常能够获得这种组织普遍具有较高强度和硬度6高碳马氏体低碳马氏体7奥氏体和马氏体奥氏体和马氏体奥氏体和马氏体奥氏体和马氏体奥氏体和马氏体的结构奥氏体和马氏体的结构 l铁素体（Ferrite，符号F表示）碳溶解于-Fe的体心立方晶格中形成的间隙固溶体碳原子含量很少(仅0.02%)强度和硬度低，塑性和韧性好。

8 l渗碳体（cementite，符号C表示）碳与铁形成的一种化合物Fe3C，一般含碳复杂的正交晶格熔点1227极高硬度（BHN600以上）的脆性化合物，塑性、韧性几乎为零9 l珠光体（pearlite，符号P表示）奥氏体冷却时，在727发生共析转变的产物碳质量分数平均为Wc=0.77%显微组织为由铁素体片与渗碳体片交替排列的片状组织10 Fe-Fe3Cphasediagram1112相图分析13主要点 lABCD线线液相线液相冷却至此开始析出，加热至此全部转化lAHJECF线线固相线液态合金至此线全部结晶为固相，加热至此开始转化lGS线线A3线A开始析出F的转变线，加热时F全部溶入AlES线线AC线C在A中溶解度曲线lECF线线共晶线含C量2.11-6.69%至此发生共晶反应，结晶出A与Fe3C混合物（莱氏体）lPSK线线共析线含C量在0.0218-6.69%至此反生共析反应，产生出珠光体14主要线6.1.4 金属材料热处理分分类类特特点点常常用用方方法法整体热处理整体热处理是对工件整体进行穿透加热退火、正火、 淬火+回火、调质等表面热处理表面热处理是仅对工件的表面进行的热处理工艺表面淬火和回火（如感应加热淬火）、气相沉积等化学热处理化学热处理是改变工件表层的化学成分、组织和性能渗碳、渗氮、碳氮共渗、氮碳共渗、渗金属、多元共渗等15Chapter6 Metallic Materials黑色金属材料l工业用钢工业用钢按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。

按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类l碳素钢碳素钢是指含碳量不大是指含碳量不大于于2.11%的铁碳合金的铁碳合金l合金钢合金钢是指为了改善钢是指为了改善钢的某些性能而加入一定的某些性能而加入一定量的某种或几种合金元量的某种或几种合金元素所获得的铁基合金素所获得的铁基合金 第一节第一节 钢的分类及编号钢的分类及编号一、钢的分类一、钢的分类1、按化学成分分、按化学成分分中碳钢中碳钢0.250.6%C高碳钢高碳钢 0.6%C低碳钢低碳钢 0.25%C低合金钢低合金钢合金元素总量合金元素总量 5%中合金钢中合金钢合金元素总量合金元素总量510%高合金钢高合金钢合金元素总量合金元素总量 10%碳素钢碳素钢合金钢合金钢钢钢 类类碳碳 素素 钢钢合合 金金 钢钢PSPS普通质量钢普通质量钢0.0450.050.0450.045优优 质质 钢钢0.0350.0350.0350.035高级优质钢高级优质钢0.0300.0300.0250.025特级优质钢特级优质钢0.0250.0200.0250.015l2、按品质分、按品质分l钢的质量是以磷、硫的含量来划分的钢的质量是以磷、硫的含量来划分的l分为分为普通钢普通钢、优质钢优质钢、高级优质钢高级优质钢和和特级优质钢特级优质钢.l根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下：根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下：3 3、按冶炼方法分、按冶炼方法分、按冶炼方法分、按冶炼方法分转炉炼钢转炉炼钢平炉炼钢平炉炼钢平炉钢平炉钢转炉钢转炉钢电炉钢电炉钢 按按 炉炉 别别 分分沸腾钢：沸腾钢：脱氧不充分，浇注时脱氧不充分，浇注时C C与与OO反应发反应发镇静钢：镇静钢：脱氧充分，组织致密，成材率低。

脱氧充分，组织致密，成材率低半镇静钢：半镇静钢：介于前两者之间介于前两者之间生生沸腾这种钢成材率高，但不致密这种钢成材率高，但不致密按脱氧程度分按脱氧程度分4 4、按金相组织分、按金相组织分、按金相组织分、按金相组织分珠光体钢珠光体钢贝氏体钢贝氏体钢马氏体钢马氏体钢铁素体钢铁素体钢奥氏体钢奥氏体钢莱氏体钢莱氏体钢 按正火组织分按正火组织分亚共析钢亚共析钢共共 析析 钢钢过共析钢过共析钢 按退火组织分按退火组织分电弧炉炼钢电弧炉炼钢5 5、按用途分、按用途分、按用途分、按用途分 专用专用钢钢 造船、桥梁、锅炉、压力容器、建筑造船、桥梁、锅炉、压力容器、建筑碳素结构钢碳素结构钢调调 质质 钢钢表面硬化钢表面硬化钢易切削结构钢易切削结构钢弹弹 簧簧 钢钢轴轴 承承 钢钢结结 构构 钢钢刃具钢刃具钢量具钢量具钢模具钢模具钢工工 具具 钢钢不锈耐酸钢不锈耐酸钢耐热钢耐热钢耐磨钢耐磨钢低温钢低温钢电工用钢电工用钢特特 殊殊 性性能能 钢钢挤压模具挤压模具齿齿齿齿轮轮轮轮刀刀刀刀具具具具l二、钢的编号二、钢的编号l我国钢材的编号是采用我国钢材的编号是采用汉汉语拼音字母语拼音字母、化学元素符化学元素符号号和和阿拉伯数字阿拉伯数字相结合的相结合的方法。

方法l采用汉语拼音字母表示钢采用汉语拼音字母表示钢产品的名称、用途、特性产品的名称、用途、特性和工艺方法时，一般从代和工艺方法时，一般从代表钢产品名称的汉字的汉表钢产品名称的汉字的汉语拼音中选取第一个字母语拼音中选取第一个字母.常用钢产品的名称、用途、特性和工艺方法常用钢产品的名称、用途、特性和工艺方法表示符号表示符号（GB/T2212000）名称名称符号符号位置位置名称名称符号符号位置位置碳素结构钢碳素结构钢Q头头桥梁用钢桥梁用钢q尾尾低合金高强度钢低合金高强度钢Q头头锅炉用钢锅炉用钢g尾尾易切削钢易切削钢Y头头焊接气瓶用钢焊接气瓶用钢HP尾尾碳素工具钢碳素工具钢T头头车辆车轴用钢车辆车轴用钢LZ头头(滚珠滚珠)轴承钢轴承钢G头头机车车轴用钢机车车轴用钢JZ头头焊接用钢焊接用钢H头头沸腾钢沸腾钢F尾尾铆螺钢铆螺钢ML头头半镇静钢半镇静钢b尾尾船用钢船用钢国际符号国际符号镇静钢镇静钢Z尾尾汽车大梁用钢汽车大梁用钢L尾尾特殊镇静钢特殊镇静钢TZ尾尾压力容器用钢压力容器用钢R尾尾质量等级质量等级A.B.C.D.E尾尾Q235 一般结构钢一般结构钢 船用钢船用钢A不保证冲击韧性不保证冲击韧性 A保证一般温度下冲击保证一般温度下冲击韧性韧性20度度 B保证室温下冲击韧性保证室温下冲击韧性（20度）度） B保证保证0度时冲击韧性度时冲击韧性 C保证保证0度时冲击韧性度时冲击韧性 D保证保证-20度冲击韧性度冲击韧性 D保证保证-20度冲击韧性度冲击韧性 E保证保证-40度冲击韧性度冲击韧性 l1、碳素结构钢和低合金高强度钢、碳素结构钢和低合金高强度钢lQ+最低屈服强度值最低屈服强度值+质量等级符号质量等级符号+脱氧方法符号脱氧方法符号lQ表示表示“屈服强度屈服强度”；屈服强度值单位是；屈服强度值单位是MPa；l质量等级符号为质量等级符号为A、B、C、D、E。

由由A到到E，其，其P、S含量依次下降，质量提高含量依次下降，质量提高l脱氧方法符号脱氧方法符号:沸腾钢沸腾钢F；镇静钢镇静钢Z；半镇静钢半镇静钢b；特殊镇静钢特殊镇静钢TZl如碳素结构钢牌号表示为如碳素结构钢牌号表示为Q235AF、Q235BZ钢钢钢钢板板板板l低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢都是镇静钢或特殊镇静钢，都是镇静钢或特殊镇静钢，其其牌号中没有表示脱氧方法的符号如牌号中没有表示脱氧方法的符号如Q345Cl根据需要，低合金高强度结构钢的牌号也可以采用根据需要，低合金高强度结构钢的牌号也可以采用两位阿拉伯数字（表示平均含碳量的万分之几）和两位阿拉伯数字（表示平均含碳量的万分之几）和化学元素符号，按顺序表示，如化学元素符号，按顺序表示，如16Mnl*说明：说明：通常情况下，通常情况下，屈服强度值小屈服强度值小300MPa时为碳素结构钢，大时为碳素结构钢，大于于300MPa时为低合金时为低合金高强度钢高强度钢热连轧钢板热连轧钢板热连轧钢板热连轧钢板齿齿轮轮加加工工方钢方钢l2、优质碳素结构钢、优质碳素结构钢l牌号用两位数字表示牌号用两位数字表示l这两位数字表示钢平均含碳量的万分之几。

这两位数字表示钢平均含碳量的万分之几l如如45钢钢平均含碳量为万分之四十五（即平均含碳量为万分之四十五（即0.45%）的优质碳素结构钢的优质碳素结构钢钢钢带带l*说明：说明：l含含Mn量为量为0.71.0%时，在两位数字后加元素符时，在两位数字后加元素符号号“Mn”，如，如40Mnl对于沸腾钢和半镇对于沸腾钢和半镇静钢静钢,在钢号后分别在钢号后分别加字母加字母F和和b，如如08F、10bl高级优质钢在钢号高级优质钢在钢号后加字母后加字母A，如如20A钢管钢管l3、合金结构钢和合金弹簧钢、合金结构钢和合金弹簧钢l两位数字（表示平均含碳量的万分之几）两位数字（表示平均含碳量的万分之几）+合金元合金元素符号素符号+该元素百分含量数字该元素百分含量数字+l当合金元素的平均含量小于当合金元素的平均含量小于1.50%时，只标元素符时，只标元素符号，不标含量；号，不标含量；l当合金元素的平均含量为当合金元素的平均含量为1.502.49%、2.503.49%、3.504.49%、4.505.49%、时，在相应的合金元时，在相应的合金元素符号后标素符号后标2、3、4、5等数字如如20CrNi3l高级优质钢高级优质钢在牌号后加字母在牌号后加字母A，如，如60Si2MnA。

l特级优质钢特级优质钢在牌号后加字母在牌号后加字母E，如，如30CrMnSiE不锈钢制管板式换热器不锈钢制管板式换热器所有合所有合金钢的金钢的合金元合金元素量标素量标法相同法相同l4、工具钢、工具钢l碳素工具钢碳素工具钢lT+数字数字lT表示表示“碳素工具钢碳素工具钢”；l数字表示平均含碳量的千分之几数字表示平均含碳量的千分之几.l如如T8其平均含碳量为千分之八其平均含碳量为千分之八(0.8%C)l*说明：说明：碳素工具钢都是优质以上碳素工具钢都是优质以上质量的高级优质钢在钢号后加质量的高级优质钢在钢号后加“A”，如，如T8A丝丝锥锥锉刀锉刀l合金工具钢合金工具钢l含碳量含碳量+合金元素符号合金元素符号+该元素百分含量该元素百分含量+l当含碳量小于当含碳量小于1.00%时，时，含碳量用一位数字标明，这含碳量用一位数字标明，这一位数字表示平均含碳量的千分之几，如一位数字表示平均含碳量的千分之几，如8MnSi.l当含碳量大于当含碳量大于1.00%时，时，不标含碳量不标含碳量高速钢高速钢不标含碳量，如不标含碳量，如W6Mo5Cr4V2(含含0.85%C).*含铬量小于含铬量小于1%时，在含铬时，在含铬量量(以千分之一为单位以千分之一为单位)前加前加数字数字“0”，如，如Cr06。

铣刀铣刀铣刀铣刀l5、轴承钢、轴承钢lG+Cr+铬含量铬含量(不标含碳量不标含碳量)l“G”表示表示“滚滚动轴承钢动轴承钢”铬含量以千分之一为单位铬含量以千分之一为单位.l如如“GCr15”的平均含铬的平均含铬量为量为1.5%l渗碳轴承钢渗碳轴承钢牌号的表示方法牌号的表示方法与合金结构钢相同，仅在牌与合金结构钢相同，仅在牌号头部加字母号头部加。